安乐蜥是一种大型树蜥,它们长相酷似壁虎,而且足部跟壁虎一样有着尖锐的爪子和宽大的趾,趾垫上长着很多细小的钩子,使得它们能够“飞檐走壁”。它们分布在南北美洲较温暖的地区,却跟主要分布在东半球的变色龙一样会变色,因此也被称为“美洲变色龙”或“假变色龙”。
值得一提的是,安乐蜥一点都不“安乐”,它们非常好斗,常常为了捍卫自己的领地而跟其他同类发生争斗。它们甚至会对镜子中或水中自己镜像发起攻击。
看到安乐蜥的外形,你也许会觉得这是一种有意思的动物,它们的脖子上长着一个巨大的皱褶。那是雄性安乐蜥用来求偶的工具,叫喉扇,一旦展开,这个喉扇会呈现出一种明亮黄色。然而,展开的喉扇不但会吸引雌性,还会吸引捕食者。
当捕食者出现,它们会迅速跳进水里躲避。这种蜥蜴的潜水能力非常出色,能够在水中待18分钟。这引起了生物学家们的兴趣,他们想知道安乐蜥在水下究竟是如何呼吸的。在最近发表于《当代生物学》(CurrentBiology)上的一项研究中,来自多伦多大学的一个进化生物学家小组已经证明,安乐蜥能够借助附着在鼻子上的气泡在水下呼吸。
“我们发现半水生的安乐蜥会将空气呼出,形成一个附着在皮肤上的气泡,”多伦多大学的文理学院生态与进化生物学硕士克里斯·博西亚(ChrisBoccia)说。这些气泡在安乐蜥进入水中之前就准备好了,就像人类潜水员用的氧气瓶一样,安乐蜥可以使用这些气泡在水中进行“再呼吸”的动作。
研究人员测量了气泡中空气中的氧气含量,发现随着时间的推移,氧气含量逐渐减少,证实了再呼吸的空气与呼吸有关。再呼吸的进化,让蜥蜴能够在水下停留更长的时间,从而增加了躲避捕食者的机会。
研究人员研究了六种半水栖动物,发现它们都具有再呼吸特性,尽管大多数物种是远亲。“此前,再呼吸从来没有被认为是脊椎动物水下呼吸的一种潜在的自然机制。”助理教授卢克·马勒(LukeMahler)说:“但我们的研究表明,这是可能的,而且安乐蜥已经在使用水生栖息地的物种中反复部署了这种策略。”
马勒在年首次观察到了海地的按蚊(蚊子的一种)的再呼吸现象,但未能进行进一步的观察或实验。来自纽约州立大学宾厄姆顿大学的林赛·斯威克(LindseySwierk)在年描述了哥斯达黎加按蚊的同样行为。这些早期的观察结果表明,再呼吸是潜水的一种适应,但这个想法直到现在还没有得到验证。
博西亚在巴拿马遇到一只安乐蜥后,对它产生了兴趣。他于年开始在哥斯达黎加进行再呼吸调查,并继续在哥伦比亚和墨西哥进行研究。正如博西亚所指出的,这种再呼吸特征的形成可能是因为安乐蜥的皮肤是疏水的,而这一特征很可能是为了保护它们免受雨水和寄生虫的侵害而进化出来的。在水下,气泡附着在疏水性皮肤上,因此开发了利用这些气泡进行呼吸的能力。
虽然还需要进一步的研究来详细了解这个过程是如何工作的,但是研究人员提出了不同的方式来描述再呼吸。在最简单的形式中,蜥蜴鼻子上的气泡就像一个水下呼吸器,除了肺中的空气外,气泡也能提供空气。
通过其他研究人员已经在水生节肢动物身上观察到的一个过程,这个气泡也可以帮助排出呼出空气中的二氧化碳。这些研究得出的结论是,由于二氧化碳在水中的溶解度很高,而且气泡中的二氧化碳含量高于周围水中的二氧化碳含量,因此呼出的二氧化碳会溶解到周围的水中,而不是被重新吸入。
最后,这些生物学家们推测这些泡泡可能起到鳃的作用,能够再次从水中吸收氧气,这在节肢动物中已经被观察到了。博西亚正在计划进一步的研究,以确认这样的再呼吸过程是否发生在安乐蜥身上。